钢筋混凝土住宅结构优化设计分析.pdf

《钢筋混凝土住宅结构优化设计分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、钢筋混凝土住宅结构优化设计分析祁晓昱1’2(1．上海铧发创盛置业有限公司，上海200127；2．同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092)摘要：结合实际工程中的钢筋混凝土住宅结构设计优化案例，在不影响结构安全性的前提下，对住宅结构常见的结构优化设计方法和措施在设计参数、结构方案和构件设计层面进行多维度的分析和总结，供结构设计人员进行参考和使用。关键词：剪力墙；结构成本；用钢量；优化设计中图分类号：TU375文献标志码：A文章编号：1672—401l(2017)06-0035—04DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2017．06．0201概述随着社会

2、经济的发展，住宅开发量日益增加，但随之而来的竞争也越来越激烈。因此，如何控制开发成本成为设计管控的一个重点。对于结构设计而言，合理的结构设计可以在保证建筑安全且不降低建筑品质的前提下，为开发商增加实实在在的利润，所以结构优化设计作为对常规满足计算要求的结构设计过程的有效补充，就显得十分必要。2设计参数结构计算第一步是计算参数选定，这部分对于住宅结构经济性影响很大，且并不反映在后期设计成果中，不容易被发现。当前结构设计主要是依靠软件电算，电算前需进行计算参数设置。如果设计人员特别是新人往往会按照过往项目经验照搬参数，而不根据各个项目的具体情况认真思考斟酌，则会造成一定的浪费。2．1计算参数

3、1)材料容重：对于高层剪力墙住宅混凝土容重一般取26kN／m3，粉刷和装饰荷载应根据做法表进行测算，以附加荷载形式增加至计算模型中，不宜通过整体提高混凝土容重简单解决。经测算，以7度区(0．1g)的1栋33层高层剪力墙住宅项目为例，容重由27kN／m3优化至26kN／m3后，结构地震作用可降低2．5％，结构成本降低约1％左右。2)附加荷载：宜在设计初期确定工程做法表，不建议根据工程经验估算。3)活荷载：宜根据建筑功能按荷载规范细化设置，如卫生问需区分有无浴缸；地下车库应按楼盖体系和柱网间距设置；消防车荷载应按覆土厚度进行折减¨J。4)风荷载：地面粗糙度选取在目前设计中是主观性比较强的一个

4、参数，但在荷载规范中对其有明确定义：以房屋半径2km内建筑物平均高度近似确定，9—18m为C类，超过18m为D类⋯。按此标准实际工程中很多B类场地均可优化为C类场地，特别对于沿海地区一些结构计算由风控的项收稿日期：2017—03—19；修回日期：2017—03—23作者简介：祁晓昱(1985一)，男，江苏盐城人，硕士，工程师，主要研究方向：结构工程。目，此参数合理取值对于结构成本有较大影响。5)地震作用：周期折减系数建议值根据隔墙数量分布宜往规范上限值取，以减小不必要的地震作用，对剪力墙结构，建议取值为0．95。6)结构材料：受力钢筋宜优先采用高强钢筋；对于结构高度较高的高层剪力墙结构体

5、系，上部结构的混凝土强度等级应从下到上逐渐减小，层数特别多的项Et，应根据计算结果分段设计。对于纯构造部分，材料等级不宜太高，如基础垫层混凝土强度不宜超过C20。2．2地勘与试桩在高层住宅结构中，结构基础造价成本大约占到土建成本15％，对于成本控制十分关键。而桩基设计受地质勘察报告影响比较大，由于地勘钻孔数量并不能完全覆盖整个地块，因此，目前勘察行业中桩基设计参数建议值主观因数取保守数值的情况亦较多。这要求设计人员不能盲从勘察数据，应结合周边项目设计情况和现场试桩以及沉桩情况进行综合判断。同时，宜在桩基正式施工前对桩基进行试桩，结合试桩结果优化单桩承载力，保证工程造价经济性。以上海地区一

6、高层住宅项目为例(建筑面积33万m2)，小区以33层左右剪力墙结构住宅为主。基础采用桩筏基础，桩型为PHC一500一AB一125，桩长42m，桩端持力层8—2层粉质黏土，受力特性为端承摩擦桩。根据提供的地勘报告，估算单桩承载力特征值为1960kN，承载力偏低，采用满堂布桩亦不能完全布置。但由于提前进行了试桩，结果表明，压桩力达到6200kN时桩基仍未破坏。因此，勘察方最终优化了桩基设计参数，结合试桩结果数值，单桩承载力特征值最终取为2950kN。优化后桩基数量减少35％左右，节约造价2000万元，节约工期15d左右。3结构方案3．1上部结构布置由于住宅结构设计往往具有标准层的概念，设计重

7、复度高，是结构优化设计的重点内容。1)建筑体型(长宽比、高宽比)一般由建筑师根据功能确定，但结构工程师可以根据计算需要，对超长的结构进行设缝处理，以减少混凝土收缩和温度对超长结构的影响，优化扭转位移比等结构设计结果，从而降低构件尺寸及钢筋用量拉J。但在具体项目操作过程中，也不可盲目过多地设置结构缝，这样会给建筑总图布置带来影响，还会影响日照时间计算和建筑面积，有时反而得不偿失。因此，需进行方案比选，结合建筑专业意见综合确定结构缝数量